黑龍江省凌汛洪水的成因及特點

陳思宇，郭 銳，秦 博

(黑河水文局，黑龍江黑河164300)

1 自然地理情況

黑龍江省是中國最東北的省份。幅員面積46.9萬km2，有長10 km以上的河流1 700多條，多處平原海拔50～200 m。西部屬松嫩平原，東北部為三江平原，北部、東南部為山地。屬寒溫帶一溫帶濕潤一半濕潤季風氣候。冬季長而寒冷，夏季短而涼爽，南北溫差大，北部甚至長冬無夏。1月平均氣溫－31℃～－15℃，極端最低氣溫達－52.3℃(漠河1969年2月13日)。7月為18℃～23℃，

全省年平均氣溫多在－5℃ ～5℃，由南向北降低，大致以嫩江、伊春一線為0℃等值線?！?0℃積溫在18 000℃ ～28 000℃，平原地區每增高1個緯度，積溫減少100℃左右;山區每升高100 m，積溫減少100℃ ～170℃。無霜凍期全省平均介于100～150 d，南部和東部在140～150 d。大部分地區初霜凍在9月下旬出現，終霜凍在4月下旬至5月上旬結束。年降水量全省多介于400～650 mm之間，中部山區多，東部次之，西、北部少。在一年內，生長季降水約為全年總量的83%～94%。降水資源比較穩定，尤其夏季變率小，一般為21%～35%。全省年日照時數多在2 400～2 800 h，其中生長季日照時數占總時數的44%～48%，西多東少。全省太陽輻射資源比較豐富，與長江中下游相當，年太陽輻射總量在44×108～50×108J/m2。太陽輻射的時空分布特點是南多北少，夏季最多，冬季最少，生長季的輻射總量占全年的55%～60%。年平均風速多為2～4 m/s，春季風速最大，西南部大風日數最多、風能資源豐富。

2 凌汛洪水的成因

2.1 降雨

黑龍江省冬季土壤凍結，開春時節由于土壤凍結融化后，土壤疏松，水分入滲能力很強，而下層凍土層成為不透水界面，因此降雨和融雪入滲后，除部分變成徑流外，聚集于凍土不透水界面以上，形成凍層上水自由水位，當遇有較大降雨時水位上漲接近地表［2－3］。至使土壤含水量達到飽和或過飽和，凍土在凍結和融凍過程增加的土壤含水量十分顯著，如果有較大降雨，產流明顯大余暢流期，匯入河流，形成洪水。

2.2 融雪徑流

融雪洪水是由積雪融水為主要補給來源所形成的洪水。黑龍江省緯度較高，冬季漫長嚴寒，積雪較厚，最大積雪深度可達40～50 cm，大部份地區積雪深度較小，最大積雪深度一般為20～30 cm。春季氣溫回升，積雪融化，形成融雪徑流。融雪洪水一般發生在4月份，由于積雪厚度不大，融雪洪水過程漲落平緩，洪水造成的災害損失相對較小。

2.3 冰凌阻塞

黑龍江省有些河流或河段在從低緯度流向高緯度，冬春季節由于上下游封凍和解凍時序的差異;有些河段有河道束狹、彎曲、淺灘處，易形成冰塞或冰壩，使江河水位陡漲，造成河水泛濫。冰凌洪水的特征是，流量不大但水位很高。黑龍江、嫩江及松花江下游冰壩河段屬山區性河流，這些河流比降落差大，河道彎曲束峽，流向、地形及受熱條件不同，冰蓋解體時間滯后，在倒開江時，上游匯入的冰水流量遠大于斷面過流能力，而在封凍冰蓋前端擁擠，堆積而形成冰壩。冰壩形成的條件是:倒開河，Q入＞Q出，有彎曲，束峽、淺灘的河段，有充足的水量和冰量，即前期降雨量和河槽蓄水量充足，封江水位高，冬季積雪偏大，氣溫較低，冰蓋強度大。冰壩、冰塞形成擁高水位，形成洪水。

2.4 混合型洪水

以上3種洪水2種或3種混合，形成洪水，兼有混合的各類型洪水的特點。

3 凌汛洪水的特點

凌汛是冰凌對水流產生阻力而引起的江河水位明顯上漲的現象。產生凌汛的自然條件取決于河流所處的地理位置及河道形態。在高寒地區，河流從低緯度流向高緯度并且河道形態呈上寬下窄，河道彎曲回環的地方出現嚴重凌汛的機遇較多。這是因為河流封凍時下段早于上段，解凍時下段早于上段。而且冰蓋厚度下厚上薄。當河道下段出現冰凌以后，阻攔了一部分上游來水，增加了河槽蓄水量，當融冰開河時，這部分槽蓄水急劇釋放出來，出現凌峰向下傳遞，沿程冰水越聚越多，冰峰節節增大。當上游的冰水向下游傳播時，遇上較窄河段或河道轉彎的地方卡冰形成冰壩，使上游水位增高。

3.1 流速緩，流量小

相對于無冰期的相同水位來說，凌汛的洪水流速緩，流量小。特別是發生冰凌卡塞、冰壩時，水位高，冰塞、冰壩壅高水位，有些年份年最高水位出現在凌汛期;流速極為緩慢，由于河床中冰水混合物摩阻系數大，洪水波傳播速度較緩，流量小，與暢流期相比，K值一般為0.6～0.9，發生冰塞、冰壩時，K值只有0.2。

3.2 災害重

凌汛嚴重于否，取決于河道冰凌對水位影響的程度，通常只有在河道中出現嚴重的冰或冰壩后，才會引起水位驟漲，造成嚴重的凌洪。凌汛危害主要有3方面:

1)冰塞形成的洪水危害。通常發生在封凍期，且多發生在急坡變緩和水庫的回水未端，持續時間較長，逐步抬高水位，對工程設施及人類有較大的危害。

2)冰壩引起的洪水危害。通常發生在解凍期。常發生在流向由南向北的緯度差較大的河段，形成速度快，冰壩形成后，冰壩上游水位驟漲，堤防潰決，洪水泛濫成災。1985年冰壩洪水黑龍江沿岸絕大部分房屋進水，農田被淹。被淹被毀房屋4 539間，耕地24.5 hm2，沖走木材7.2萬m3，沖毀堤壩30處共34.64 m，包括牲畜、糧食、農機物質等損失達數千萬元。

3)冰壓力引起的危害。冰壓力是冰直接作用于建筑物上的力，包括由于流冰的沖擊而產生的動壓力，由于大面積冰層受風和水剪力的作用而傳遞到建筑物上的靜壓力及整個冰蓋層膨脹產生的靜壓力。

3.3 發生平率高

黑龍江省位于我國高緯度地帶，冬季漫長，氣候寒冷。該區容易發生冰凌洪水的河流主要集中在北緯46°以北的黑龍江上游河段、松花江依蘭以下河段以及嫩江上游河段。黑龍江上游是冰凌洪水的高發區.局部河段的卡塞幾乎每年都有，具有一定規模的冰壩平均每3 a發生一次。松花江干流依蘭以下河段，也是冰凌洪水的高發區，據依蘭水文站35 a (1954～1988年)資料統計.年最高水位出現在凌汛期占31% 。嫩江上游冰凌洪水也很頻繁.根據歷年水位資料統計，上游石灰窯～庫漠屯河段年最高水位出現在凌汛期的超過40%。

［1］ 廖厚初，肖迪芳，欒建，王立權.冰壩與冰塞［J］.東北水利水電，2010.

［2］ 潘華盛，吳瓊，廖厚初.黑龍江、松花江、嫩江冰壩凌汛的氣象成因分析［J］.黑龍江水專學報，2009.

［3］ 吳瓊，廖厚初，齊東方，潘華盛.黑龍江、嫩江、松花江冰壩春季開江期氣象原因分析［J］.黑龍江水專學報，2009.

［4］ 陳思宇，郭鋒.黑龍江上游冰壩凌汛淺析［J］.黑龍江水專學報，2009.

［5］ 趙錦，何立軍，丁慧萍，楊軍.黃河寧蒙河段凌汛災害特點及防御措施［J］.水利科技與經濟，2008.

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